基于氨基酸多巴胺二元催化体系制备环状碳酸酯反应过程研究

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1、Aminoacid／Dopamine-BasedBinaryCatalystfortheEfficientSynthesisofCyclicCarbonates4DissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeof—MasterofEngineeringScienceBy砌馏ZifengSupervisor：LiQianSunJianJune，2014关于学位论文

2、独创声明和学术诚信承诺JIUlfIlilllIIrlJIllllIIIIIJJJIrIUJIIIIIIJJJlIllJY2543342本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文

3、不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名：201／1影占仍，!卜年蔓月／：；日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文

4、在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名：201学位论文指导教师签名：’蠢白Z粥、’Ⅳ一卜年S月I：，日201q年岁月B日摘要近年来发展绿色、高效、廉价的方法把C02转化为有用的化工产品已经引起了广泛的关注，而C02与环氧化合物环加成制备环状碳酸酯的反应是化学固定C02的最有效的方法之一。合成环状碳酸酯的关键在于开发催化剂，针对现有已开发催化剂在C02与环氧化合物环加成的反应中有毒有害，合成复杂，反应条件苛刻等需要进一步改进的问题，本论文开发出了绿色安全、简便高效、生物相容性的新型催化剂，取得了很好的催化效果，在

5、此过程中进一步验证氢键协同催化机理在合成环状碳酸酯方面的应用。论文主要创新性工作及成果如下：1开发了用于制备环状碳酸酯的KI／氨基酸二元催化体系。从21种氨基酸中选出了五种典型化学结构的氨基酸(甘氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、组氨酸、色氨酸)，筛选出了活性最高的氨基酸。探索了最佳的催化体系反应条件，详细地考察了催化剂的配比、数量，反应温度、压力、时间等对C02与环氧化合物环加成反应的影响。结果表明，在无任何其他溶剂的温和反应条件下(120。C，2MPa，1h)，KI／色氨酸(摩尔比为l：1)催化体系能实现99％的环氧丙烷转化率和9

6、9％的碳酸丙烯酯选择性；并且催化剂被重复循环使用6次后催化活性没有明显的下降；同时该催化体系同样适用于其他端位的环氧化合物；最后运用核磁手段详细的探讨了催化剂的催化机理，验证了路易斯碱．氢键协同催化机理的可行性，为后续催化剂的开发提供了依据。2利用路易斯碱．氢键协同催化机理设计了用于制备环状碳酸酯的KI／聚多巴胺催化体系。首先，合成了一系列不同纳米尺寸的聚多巴胺微球用于催化反应，其次，为了探索KI／聚多巴胺催化体系最优的反应条件，详细地考察了催化剂的各种参数对合成环状碳酸酯的影响。结果表明，在无溶剂的温和反应条件下(120。

7、C，2MPa，1。5h)，KI／PDA(摩尔比为l：1)能实现99％的环氧丙烷转化率和99％的碳酸丙烯酯选择性；催化剂被循环使用7次后催化活性不降低；同时该催化体系同样适用于其他单取代或双取代端位的环氧化合物；最后运用密度泛函理论和核磁手段探讨了反应机理。关键词：催化；CO：转化；环状碳酸酯；氨基酸；聚多巴胺AbstractDevelopmentofefficient，greenandinexpensivewayfortheconversionofcarbondioxide(C02)intousefulchemicalsha

8、sattractedwidespreadattentioninrecentyears．OneofthemosteffectivemethodsonchemicalfixationofC02isthesynthesisofcycliccarbonatesviacouplingreaction